本发明专利技术公开了一种液压式围绕Z轴旋转方向免于洗出算法的模拟器平台。在静平台基础上端依次同轴固定有蜗轮和环形导轨，六套移动部件中的滑块下端分别与环形导轨滑动连接；每套移动部件中的滑块的上端与滑块固定板连接，液压马达安装在滑块固定板一侧的第一固定板上，液压马达的输出轴与蜗杆连接，且蜗杆与蜗轮啮合，滑块固定板下侧的四个角上分别安装滑轮与环形导轨内、外侧面的凸边相贴合；安装于静平台基础内控制箱的控制线与分别六个伺服电机连接。本模拟器平台围绕Z轴无限旋转，避免了围绕Z轴旋转方向的洗出滤波算法，从而有效地提高模拟的真实性；有效地提高了X、Y、Z三个方向特别是Z方向上的行程；大大增加了模拟器的工作空间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种驾驶模拟器平台，尤其是涉及一种液压式围绕Z轴旋转方向免于 洗出算法的模拟器平台。
技术介绍
驾驶模拟器是模拟驾驶体验的机械装置，尽可能的模拟在真实设备中的感觉(如 车辆的振动、上下坡、转弯等)，用于在室内训练驾驶员，驾驶员不会因模拟驾驶中的事故而 受伤。驾驶模拟器的特性决定了它具有以下优点1)安全性 好，使用驾驶模拟装置可以安 全地进行高速、极限行驶以及非常危险的安全性实验，可大幅提高训练的安全性；2)复现 性好，由于车辆状态和实验条件等因素很难控制，实车试验再现性较差，使用驾驶模拟器则 可以方便地进行数据采集、车辆模型的选择和模拟环境的设定，复现性好；3)经济性高，与 真车试验相比，驾驶模拟器可以软件环境中设定各种实验条件和参数，大幅提高训练效率、 各种环境及参数的可变性，而成本不会增加；4)驾驶模拟器有利于相关设备的研发，帮助 设计者迅速发现设计缺陷、错误，从而降低研发成本，缩短开发周期。因此，驾驶模拟器常常用来代替真实设备，以训练操作者对真实设备的操纵能力 以及研发相关设备作模拟，驾驶模拟器在飞机、车辆及船舶等驾驶员高级培训中的应用越 来越普遍。国外方面早在1929年美国的埃德文 林克就设计了第一台飞行驾驶模拟器，并逐 渐应用到车辆驾驶模拟器及航海驾驶模拟器，在驾驶模拟及工程开发中得到广泛的应用。 国内方面北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等都对驾驶模拟器进行了相关研究，北京蓝 天航空科技有限公司也研制了飞行驾驶模拟器；吉林大学、南京大学、也开发了汽车驾驶模 拟器，装甲兵工程学院研制了水陆坦克驾驶训练模拟器；浙江大学与大连海事大学联合开 发了航海驾驶模拟器等。先进的驾驶模拟器一般由一个高仿真的驾驶舱和一个六自由度运动模拟平台等 组成。驾驶舱内布置的方向盘、油门、刹车、挡位等与被模拟的对象在布局上和功能性能上 几乎一致，操作人员通过对其操作来控制运动模拟平台的运动，使人身临其境获取真实的 感观。六自由度运动模拟平台都是基于经典的Stewart结构，如图1所示，它包括动平台、 静平台、并分别通过铰链或万向节与六个液压缸连接，通过对六个油缸的独立控制，可以实 现动平台在X、Y、Z三个方向的移动与转动，以模拟车辆的垂直平移、水平平移、横向平移、 俯仰、侧倾和旋转六个自由度的运动，达到驾驶员与坐在真实设备里面驾驶类似的感觉的 目的。这种六自由度运动模拟平台具有结构简单、传动链短、刚度大、质量轻、成本低、可 控性、无破坏性、可靠性、安全性以及出色的动力学性能，特别是很容易实现“六轴联动”，具 有良好的动态性能和高的位置精度等优点，但它同时具有工作行程短、各方向转向角度小 等问题。它最大的缺点就是围绕ζ轴旋转的角度非常有限，其旋转到极限位置时如图2所 示，这种结构应用于驾驶模拟器时大大降低了模拟转弯时驾驶员的真实感受。同时，由于模拟器平台的运动行程有限，不可能完全再现真实设备的运动轨迹 (如长距离上下坡、90度直角转弯等)，因此为了能产生连续的真实感，在完成一次运动后， 必须采用特殊的算法使得模拟器平台缓慢地返回到中位，以确保下一步运动模拟具有足够 的行程，这种算法被称为洗出(Washout)滤波算法。 洗出(Washout)滤波算法的目标是在受限的模拟器工作空间内复现真实环境中 人所能感受到的角速度和力，将真实设备动力学模型输出的信号中人体无法感受到的高频 和低频部分滤掉，减少运动平台的动作量，并在适当的时候将平台的位置带回到中位附近， 以提供较大的工作空间。由于在车辆驾驶中，由于车辆自身的限制，道路的俯仰(绕Y轴转动)、侧倾(绕X 轴转动)一般不会超过30°，因此模拟器模拟俯仰、侧倾基本能符合实际情况；然而车辆在 转弯时不可能就这么一个角度，其有可能是90°直角转弯，也有可能是180°掉头，模拟器 偏航(即绕Z轴转动)角度则远远小于实际需求。如果模拟器平台能有更大的偏航角度，则对洗出(Washout)滤波算法降低了要 求，并且更能符合模拟驾驶的感受。
技术实现思路
针对各种洗出滤波算法不能消除真实感受与驾驶模拟器的运动感觉之间的差异， 特别是不能围绕Z轴方向连续旋转的缺点，本专利技术提供了一种液压式围绕Z轴旋转方向免 于洗出算法的模拟器平台。本专利技术的技术方案是本专利技术包括静平台基础，动平台和支撑静平台基础、动平台的六套结构完全相同 的支腿结构，每套支腿结构包括液压缸上底座、液压缸和液压缸下底座。静平台基础上端依 次同轴固定有蜗轮和环形导轨，六套移动部件中的滑块下端分别与环形导轨滑动连接，每 套移动部件的上端分别与各自的液压缸下底座连接，每套支腿结构的液压缸上底座均勻分 布在动平台上，每套移动部件的上端分别与各自的液压缸下底座连接；每套移动部件中的 滑块的上端与滑块固定板连接，第一固定板与第二固定板分别垂直安装在滑块固定板沿着 环形导轨切线方向的两侧，液压马达安装在第一固定板上，液压马达的输出轴与蜗杆连接， 且蜗杆与蜗轮啮合，滑块固定板下侧的四个角上分别安装滑轮，两个滑轮的凹槽与环形导 轨外侧面的凸边相贴合，另外两个滑轮的凹槽与环形导轨内侧面的凸边相贴合；安装于静 平台基础内液压控制箱的控制线与分别六个伺服电机连接，并且液压控制箱能跟随动平台 围绕Z轴转动。所述的液压控制箱中的液压系统，包括液压马达、液压锁、换向阀、节流阀、两个单 向阀、溢流阀，液压泵，过滤器，电机和蓄能器；电机经联轴器与液压泵连接，液压泵的吸油 口经过滤器接油箱，液压泵的出油口的高压油分三路，第一路接蓄能器，第二路接溢流阀的 进油口，溢流阀的出油口通往油箱，第三路接第一单向阀的进油口，第一单向阀的出油口分 别经第二单向阀和节流阀接换向阀的进油口，换向阀的出油口通往油箱，换向阀另外两个 油口接液压锁的进油口，液压锁的两个出油口接液压马达。本专利技术具有的有益效果是1、驾驶模拟器平台可以围绕Z轴无限旋转，避免了围绕Z轴旋转方向的洗出滤波算法，从而有效地提高模拟的真实性。 2、有效地提高了 X、Y、Z三个方向，特别Z方向上的行程。3、大大增加了驾驶模拟器平台的工作空间。本专利技术可以应用于飞机、各种车辆及船舶等的高级驾驶模拟器。附图说明图1是经典的Stewart模拟器平台图。图2是经典的Stewart模拟器平台旋转到极限位置图。图3是本专利技术的总体示意图。图4是本专利技术的总体结构图。图5是本专利技术移动移动部件结构图。图6是本专利技术移动移动部件沿着蜗杆中心的剖视图。图7是本专利技术液压系统原理图。图中1、静平台基础，2、移动部件，3、液压缸下底座，4、液压缸，5、液压缸上底座， 6、动平台，7、液压控制箱，8、第一固定板，9、蜗杆，10、蜗轮，11、环形导轨，12、滑块，13、滑块 固定板，14、滑轮，15、液压马达，16、第二固定板，17、模拟器座舱，18、液压锁，19、换向阀， 20、节流阀，21、第一单向阀，22、溢流阀，23、液压泵，24、过滤器，25、油箱，26、电机，27、蓄能 器，28、第二单向阀，29、液压系统，30、控制箱固定板，31、旋转基础台。具体实施例方式以下结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的描述。如图3、图4、图5、图6、图7所示，本专利技术包括静平台基础，动平台和支撑静平台基 础、动平台的六套结构完全相同的支腿结构，每套支本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种液压式围绕Ｚ轴旋转方向免于洗出算法的模拟器平台，包括静平台基础，动平台和支撑静平台基础、动平台的六套结构完全相同的支腿结构，每套支腿结构包括液压缸上底座（５）、液压缸（４）和液压缸下底座（３）；其特征在于：静平台基础（１）上端依次同轴固定有蜗轮（１０）和环形导轨（１１），六套移动部件中的滑块（１２）下端分别与环形导轨（１１）滑动连接，每套移动部件（２）的上端分别与各自的液压缸下底座（３）连接，每套支腿结构的液压缸上底座（５）均匀分布在动平台（６）上，每套移动部件（２）的上端分别与各自的液压缸下底座（３）连接；每套移动部件（２）中的滑块（１２）的上端与滑块固定板（１３）连接，第一固定板（８）与第二固定板（１６）分别垂直安装在滑块固定板（１３）沿着环形导轨（１１）切线方向的两侧，液压马达（１５）安装在第一固定板（８）上，液压马达（１５）的输出轴与蜗杆（９）连接，且蜗杆（９）与蜗轮（１０）啮合，滑块固定板（１３）下侧的四个角上分别安装滑轮，两个滑轮的凹槽与环形导轨（１１）外侧面的凸边相贴合，另外两个滑轮的凹槽与环形导轨（１１）内侧面的凸边相贴合；安装于静平台基础（１）内液压控制箱（７）的控制线与分别六个伺服电机连接，并且液压控制箱（７）能跟随动平台（６）围绕Ｚ轴转动。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黎建军，魏燕定，周晓军，谢明祥，郭远晶，唐昉，李培新，魏春雨，罗竹辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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